[发明专利]桥梁结构损伤识别方法及系统有效

专利信息
申请号: 201610985087.1 申请日: 2016-10-31
公开(公告)号: CN106556498B 公开(公告)日: 2018-02-13
发明(设计)人: 任剑莹;苏木标;李韶华;李文平;艾庆华 申请(专利权)人: 石家庄铁道大学
主分类号: G01M5/00 分类号: G01M5/00;G01M99/00
代理公司: 石家庄国为知识产权事务所13120 代理人: 王占华
地址: 050043 河*** 国省代码: 河北;13
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摘要: 发明公开了桥梁结构损伤识别方法及系统,所述方法包括采集环境变量和桥梁结构的挠度信息;评估桥梁结构的健康状态,判断是否需要进行损伤识别及发出安全警报;利用损伤位置识别模型识别出损伤位置;利用损伤程度识别模型识别出损伤程度。所述系统包括数据采集模块、健康状态评估模块、报警模块、损伤位置识别模块、损伤程度识别模块和显示模块。本发明结构简单、易实现,适用于各种桥梁结构,能够为桥梁管理部门提供及时详尽的桥梁结构健康状态信息,保证桥梁结构的安全运营。
搜索关键词: 桥梁 结构 损伤 识别 方法 系统
【主权项】:
桥梁结构损伤识别方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)采集环境变量和桥梁结构的挠度信息;(2)评估桥梁结构的健康状态,判断是否需要进行损伤识别及发出安全警报;(3)利用损伤位置识别模型识别出损伤位置;(4)利用损伤程度识别模型识别出损伤程度;所述步骤(2)包括:建立预测函数,根据环境变量与挠度信息的历史数据,采用所述最小二乘支持向量回归机算法建立预测函数;信息处理,将实测的环境变量代入所述预测函数进行计算,可得到预测挠度信息,并计算出实测挠度信息与预测挠度信息的差值;健康状态评估,与评估标准对比,评估桥梁结构的健康状态,将所述实测挠度信息与预测挠度信息的差值与事先拟定的标准值进行对比分析,当此差值在规定的范围以内时,则认为桥梁结构健康状态正常,继续采集数据,如果此差值超过规定的范围,则认为可能存在异常,发出安全警报;所述预测函数为:{y}={f(K,T,P,…)};其中,{y}为测点挠度,f()为从原因量到挠度的映射函数,K为结构自身性能的参数,T为环境温度因素,P为荷载;所述评估标准包括ε1i和ε2i(i=1,2,…,n);ε1i的确定过程包括:[y^i-mSi,y^i+mSi],i=1,2,...,n;]]>Si=1nΣj=1N(yij-y^ij)2;]]>ε1i=mSi i=1,2,…,n;其中,为无损伤时挠度的预测值,Si为标准差,yij为第i个响应量的第j个实测值,n为所采用的样本总数;计算各工况下,梁体各个截面有损伤与无损伤时的最大挠度的差值,即为相应的第二个评估标准ε2i;所述步骤(3)中,所述利用损伤位置识别模型识别出损伤位置包括:建立损伤位置识别模型,建立桥梁结构的有限元模型,计算桥梁结构在各种荷载工况下,结构无损伤和发生不同程度损伤时,桥梁结构关键截面的最大挠度,构造损伤识别指标变量,采用C‑支持向量分类机算法建立损伤位置识别模型;挠度信息处理,根据实测挠度信息,提取实测到的桥梁结构关键截面的最大挠度,构造变换为损伤识别指标;损伤位置识别,将所述损伤识别指标输入所述损伤位置识别模型中,通过对比分类,识别出损伤位置信息;所述损伤识别指标为:Δykq=(1+μ)ykqmaxs-(1+μ)ykqmaxw(1+μ)ykqmaxw×100%=ykqmaxs-ykqmaxwykqmaxw×100%]]>其中:1+μ——为冲击系数,可查有关规范;——移动静荷载工况q作用时,结构完好时,k节点最大位移;——移动静荷载工况q作用时,结构损伤时,k节点最大位移;Δykq——移动静荷载工况q作用时,k节点最大位移改变率,即为损伤识别指标;建立损伤位置识别模型包括:{Δy}=Δy1Δy2...Δym;]]>其中,{Δy}为损伤识别指标列向量,m为节点总数;采用多类分类方法建立损伤位置识别模型:ele=arg max{f1(Δy模拟),…,fel(Δy模拟)};其中,ele为多类分类器识别的损伤位置;其中fele(Δy模拟),ele=1,…,el;若Δy模拟属于ele位置损伤的损伤识别指标,则sgn[fele(Δy模拟)]=1,否则sgn[fele(Δy模拟)]=‑1;所述步骤(4)包括:建立损伤程度识别模型,根据损伤识别指标变量,采用ε‑支持向量回归机算法建立损伤程度识别模型;信息处理,得到损伤位置信息及损伤识别指标;损伤程度识别,将所述损伤识别指标输入损伤程度识别模型中,通过对比分析,识别出损伤程度信息;包括:其中,de为损伤程度,刚度w为无损伤时的刚度,刚度y为有损伤时的刚度;de=f({Δy})=a1a2...amΔy1Δy2...Δym+b]]>其中,f()为损伤程度识别模型,{a1a2…am}为权系数行向量,b为常数。
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